Reduktor ciśnienia w systemie nawadniania – jak działa, jak dobrać i gdzie zamontować?

Reduktor ciśnienia w systemie nawadniania – jak działa i jak dobrać właściwy model?

Reduktor ciśnienia obniża ciśnienie wody do wartości odpowiedniej dla linii kroplującej, kroplowników, zraszaczy i mikrozraszaczy. Chroni instalację przed rozszczelnieniem i zapewnia właściwe warunki pracy urządzeń. Nie zwiększa ciśnienia i nie usuwa strat powstających w zbyt długich lub za cienkich rurach.

Po co stosuje się reduktor ciśnienia?

Ciśnienie w wodociągu, hydroforze lub instalacji zasilanej pompą często jest wyższe od ciśnienia dopuszczalnego dla urządzeń nawadniających. Dotyczy to przede wszystkim linii kroplujących, kroplowników indywidualnych i mikrozraszaczy.

Zbyt wysokie ciśnienie powoduje:

• wypychanie korków i złączek,
• powstawanie przecieków,
• zwiększony wypływ z kroplowników bez kompensacji ciśnienia,
• nieprawidłową pracę mikrozraszaczy,
• większe różnice w ilości podawanej wody.

Reduktor ogranicza ciśnienie przed doprowadzeniem wody do chronionych urządzeń. Dzięki temu pracują one w zakresie przewidzianym przez producenta.

Jak działa reduktor ciśnienia?

W reduktorze znajduje się zawór sterowany membraną i sprężyną. Mechanizm reaguje na ciśnienie występujące po stronie wylotowej, czyli za reduktorem.

Gdy ciśnienie za reduktorem przekracza wartość ustawioną fabrycznie, zawór zostaje częściowo przymknięty. Powstaje większy opór przepływu, na którym wytracany jest nadmiar ciśnienia.

Gdy ciśnienie za reduktorem spada, zawór otwiera się szerzej. W ten sposób urządzenie ogranicza wpływ zmian ciśnienia zasilającego i przepływu na ciśnienie robocze sekcji.

Reduktory Rain Bird PSI-M mają fabrycznie ustaloną wartość ciśnienia wyjściowego. Producent podaje, że podczas zmian ciśnienia wejściowego lub przepływu utrzymują one ciśnienie na wyjściu na względnie stałym poziomie, pod warunkiem pracy w przewidzianym zakresie. W publicznie dostępnych danych technicznych Rain Bird nie podaje liczbowej tolerancji regulacji dla tej serii.

Czy reduktor wytwarza ciśnienie?

Nie. Reduktor może jedynie obniżyć ciśnienie, które już jest dostępne w instalacji.

Jeżeli podczas pracy sekcji przed reduktorem znajduje się 1,5 bar, reduktor ustawiony na 1,7 bar nie podniesie ciśnienia do 1,7 bar. Za reduktorem będzie ono niższe, ponieważ samo urządzenie również stawia opór przepływającej wodzie.

Dlatego przed wyborem reduktora należy sprawdzić ciśnienie dynamiczne, czyli ciśnienie mierzone podczas rzeczywistego poboru wody. Pomiar wykonany przy zamkniętym zaworze pokazuje tylko ciśnienie statyczne i nie wystarcza do oceny działania instalacji.

Aby reduktor utrzymywał swoją wartość nominalną, ciśnienie przed nim musi być odpowiednio wyższe od wymaganego ciśnienia za nim.

Czy reduktor utrzymuje jednakowe ciśnienie niezależnie od przepływu?

Nie w każdych warunkach. Reduktor pracuje prawidłowo tylko w określonym zakresie przepływu.

Seria Rain Bird PSI-M jest przeznaczona do przepływu od 0,5 do 2,27 m³/h, czyli od około 500 do 2270 l/h. Poza tym zakresem producent nie gwarantuje utrzymania ciśnienia wyjściowego na deklarowanym poziomie.

Oznacza to, że nie wystarczy dobrać reduktora wyłącznie na podstawie ciśnienia. Trzeba również obliczyć zapotrzebowanie całej sekcji.

Przykład:

200 kroplowników × 2 l/h = 400 l/h

Taka sekcja pobiera 0,4 m³/h, czyli mniej niż dolna wartość przepływu podana dla reduktorów PSI-M. Reduktor pracuje wtedy poza zakresem określonym przez producenta, dlatego regulacja może odbiegać od wartości nominalnej. Nie oznacza to jednak, że zbyt mały przepływ powoduje spadek ciśnienia za reduktorem.

Czy reduktor reguluje przepływ wody?

Reduktor reguluje ciśnienie, a nie ustala przepływu w litrach na godzinę.

Przepływ wynika przede wszystkim z:

• liczby kroplowników lub mikrozraszaczy,
• wydajności pojedynczego odbiornika,
• ciśnienia roboczego,
• konstrukcji kroplowników,
• oporów występujących w rurach i pozostałych elementach instalacji.

Jeżeli w sekcji zamontowano 500 kroplowników o wydajności 2 l/h, ich łączne zapotrzebowanie wynosi:

500 × 2 l/h = 1000 l/h, czyli 1 m³/h.

Reduktor musi być odpowiedni zarówno dla wymaganego ciśnienia, jak i dla przepływu wynoszącego 1 m³/h.

Czy reduktor zapewnia wszystkim kroplownikom taką samą ilość wody?

Nie. Reduktor stabilizuje ciśnienie w miejscu swojego montażu, najczęściej na początku sekcji. Nie usuwa strat ciśnienia występujących dalej w rurach i liniach kroplujących.

Podczas przepływu woda pokonuje opór ścianek przewodu, złączek, filtrów i innych elementów. Z tego powodu ciśnienie na końcu długiej linii jest niższe niż na jej początku. Różnica wzrasta wraz z długością przewodu, przepływem oraz zmniejszaniem jego średnicy wewnętrznej.

Reduktor zmniejsza różnice w ilości podawanej wody wtedy, gdy wynikają one ze zmian ciśnienia w źródle. Jeżeli ciśnienie przed reduktorem wzrasta lub spada, reduktor ogranicza przenoszenie tych zmian na całą sekcję.

Nie wyrówna jednak podlewania w instalacji, w której zastosowano:

• zbyt długie ciągi,
• rurę zasilającą o za małej średnicy,
• za dużo odbiorników w jednej sekcji,
• nieprawidłowe zasilanie linii,
• urządzenia niedostosowane do różnic wysokości terenu.

Równomierność podlewania poprawia się przez właściwy dobór średnic rur, przestrzeganie maksymalnych długości linii, prawidłowy podział instalacji na sekcje oraz stosowanie kroplowników kompensujących ciśnienie.

Czym różni się reduktor od kroplownika z kompensacją ciśnienia?

Reduktor stabilizuje ciśnienie zasilające całą sekcję. Kroplownik z kompensacją ogranicza zmiany własnej wydajności przy różnym ciśnieniu występującym w poszczególnych miejscach linii.

Są to dwa różne elementy, które mogą współpracować.

Reduktor chroni instalację przed zbyt wysokim ciśnieniem i zapewnia właściwe ciśnienie na wejściu sekcji. Kroplowniki kompensujące pomagają utrzymać zbliżoną wydajność na początku i końcu linii oraz przy umiarkowanych różnicach wysokości.

Kompensacja działa tylko w zakresie ciśnień podanych przez producenta kroplownika. Poniżej dolnej granicy tego zakresu kroplownik nie utrzymuje nominalnej wydajności. Nie każdy kroplownik kompensujący pozostaje wtedy całkowicie zamknięty. Tak działają modele wyposażone dodatkowo w zawór zwrotny, oznaczane między innymi jako CV, CNL lub DSV. W takich kroplownikach przepływ rozpoczyna się dopiero po osiągnięciu określonego ciśnienia otwarcia, dzięki czemu linia najpierw się napełnia, a dopiero potem wszystkie kroplowniki rozpoczynają podlewanie.

Jak dobrać reduktor ciśnienia?

Reduktor dobiera się do wymagań urządzeń znajdujących się za nim. Najważniejszym parametrem jest wymagane lub maksymalne dopuszczalne ciśnienie taśmy, linii kroplującej, kroplownika albo mikrozraszacza.

Nie należy wybierać wyższego ciśnienia „na zapas”. Reduktor ma zapewnić bezpieczne warunki pracy dla najczulszego elementu sekcji.

Modele reduktorów Rain Bird PSI-M

Seria PSI-M obejmuje sześć fabrycznie ustawionych wartości od 15 do 50 psi, czyli od około 1,0 do 3,4 bar. Reduktory mają przyłącza ¾ cala z gwintem wewnętrznym.

Jak dobrać model do zastosowania?

Taśma kroplująca

Najczęściej stosuje się PSI-M15, czyli reduktor około 1,0 bar. Przed wyborem trzeba sprawdzić maksymalne dopuszczalne ciśnienie konkretnej taśmy. PSI-M15 można zastosować tylko wtedy, gdy producent taśmy dopuszcza pracę przy ciśnieniu 1,0 bar.

Linia kroplująca PE

W większości instalacji ogrodowych stosuje się PSI-M25, czyli około 1,7 bar, albo PSI-M30, czyli około 2,1 bar. Decyduje zakres ciśnienia podany przez producenta konkretnej linii.

Kroplowniki indywidualne

Dobór zależy od konstrukcji kroplownika. Modele bez kompensacji często pracują przy niższym ciśnieniu, natomiast kroplowniki kompensujące wymagają osiągnięcia minimalnego ciśnienia roboczego. Należy sprawdzić dolną granicę zakresu kompensacji, maksymalne ciśnienie robocze oraz – w modelach z zaworem zwrotnym – ciśnienie otwarcia i zamknięcia.

Mikrozraszacze

Mikrozraszacze zwykle wymagają wyższego ciśnienia niż taśmy kroplujące. Często stosuje się reduktory PSI-M30 lub PSI-M40, ale właściwy model należy dobrać do ciśnienia roboczego, wydajności dyszy oraz średnicy obszaru zraszanego przez mikrozraszacz.

Urządzenia wymagające wysokiego ciśnienia

PSI-M50 zapewnia ciśnienie nominalne około 3,4 bar. Może być stosowany z urządzeniami, które wymagają takiego ciśnienia i dopuszczają pracę przy tej wartości. Niektóre linie kroplujące Rain Bird z serii XF i XFS pracują w zakresie do 4,14 bar, dlatego reduktor 3,4 bar mieści się w ich dopuszczalnych parametrach. Nie oznacza to jednak, że PSI-M50 jest uniwersalnym modelem do większych instalacji. Dobiera się go do wymagań konkretnej linii, długości przewodów, różnic wysokości i strat ciśnienia.

Czy do długiej linii należy zastosować reduktor o wyższym ciśnieniu?

Nie. Sama długość linii nie uzasadnia zastosowania reduktora o wyższym ciśnieniu.

Jeżeli na końcu linii ciśnienie jest zbyt niskie, trzeba zmniejszyć straty przepływu. Osiąga się to przez:

• zwiększenie średnicy rury zasilającej,
• skrócenie pojedynczych ciągów,
• zasilanie linii z dwóch stron,
• wykonanie układu zamkniętego,
• zmniejszenie liczby odbiorników w sekcji,
• podział instalacji na dwie lub więcej sekcji.

Zamiana reduktora 1,7 bar na 2,1 bar podniesie ciśnienie przede wszystkim na początku linii. Może przekroczyć dopuszczalne ciśnienie urządzeń, a jednocześnie nie usunie przyczyny dużych strat na końcu instalacji.

Wyższy model można zastosować tylko wtedy, gdy urządzenia znajdujące się za reduktorem dopuszczają takie ciśnienie.

Jak różnica wysokości wpływa na dobór reduktora?

Każdy metr różnicy wysokości zmienia ciśnienie o około 0,1 bar.

Woda płynąca w dół zyskuje ciśnienie, natomiast woda doprowadzana pod górę traci ciśnienie. Przy różnicy wysokości wynoszącej 10 metrów zmiana wynosi około 1 bar.

Przykładowo, jeżeli reduktor dostarcza na początku sekcji 1,7 bar, a koniec linii znajduje się 8 metrów niżej, samo obniżenie terenu zwiększa ciśnienie o około 0,8 bar. Do tego dochodzą jednocześnie straty powstające podczas przepływu.

Przy dużych różnicach poziomów stosuje się:

• oddzielne sekcje dla różnych wysokości,
• kroplowniki lub linie z kompensacją ciśnienia,
• zawory przeciwodpływowe,
• dodatkowe punkty regulacji ciśnienia.

Nie należy próbować rozwiązywać dużych różnic wysokości wyłącznie przez zmianę jednego reduktora na początku rozległej instalacji.

Gdzie zamontować reduktor?

Reduktor montuje się przed urządzeniami, które ma chronić. Strzałka znajdująca się na obudowie musi wskazywać kierunek przepływu wody.

Typowa kolejność elementów w automatycznej sekcji kroplującej:

• W instalacji podłączonej do pompy

źródło wody → zawór główny → elektrozawór → filtr → reduktor → rura zasilająca → linia kroplująca

• W instalacji podłączonej do kranu kolejność może wyglądać następująco:

kran → sterownik kranowy → zabezpieczenie przed przepływem zwrotnym → filtr → reduktor → instalacja kroplująca

Rain Bird w swoich zestawach kroplujących łączy sterowanie, filtrację i regulację ciśnienia przed doprowadzeniem wody do przewodów kroplujących.

Dlaczego filtr powinien znajdować się przed reduktorem?

Filtr zatrzymuje piasek, rdzę, osady i inne zanieczyszczenia znajdujące się w wodzie. Chroni membranę i zawór reduktora, a przede wszystkim ogranicza zatykanie niewielkich kanałów kroplowników.

W systemach kroplujących filtracja jest szczególnie ważna, ponieważ otwory i labirynty przepływowe emiterów mają bardzo małe przekroje. Rain Bird wskazuje, że filtr pomaga zapobiegać zatykaniu systemów nawadniania kroplowego.

Filtr trzeba regularnie czyścić. Zabrudzony wkład powoduje dodatkowy spadek ciśnienia i może sprawić, że reduktor oraz cała sekcja będą sprawiały wrażenie niesprawnych.

Czy każda sekcja potrzebuje osobnego reduktora?

Każda niezależnie uruchamiana sekcja powinna mieć reduktor dobrany do urządzeń pracujących w tej sekcji.

Jeżeli jedna sekcja zasila taśmę wymagającą około 1 bar, a druga linię kroplującą pracującą przy około 1,7 bar, należy zastosować dwa różne reduktory.

Osobny reduktor dla każdej sekcji pozwala:

• dobrać właściwe ciśnienie do konkretnych odbiorników,
• kontrolować przepływ przez dany reduktor,
• mierzyć rzeczywiste ciśnienie robocze sekcji,
• łatwiej wykrywać usterki,
• unikać wpływu różnych wymagań urządzeń na pozostałe sekcje.

Nie należy zasilać z jednego reduktora urządzeń wymagających wyraźnie różnych wartości ciśnienia.

Czy można zamontować jeden reduktor przed wszystkimi elektrozaworami?

Jest to możliwe tylko wtedy, gdy wszystkie sekcje wymagają takiego samego ciśnienia, a łączny przepływ w każdej możliwej konfiguracji mieści się w zakresie pracy reduktora.

W praktyce korzystniejsze jest montowanie reduktora za elektrozaworem, osobno dla każdej sekcji kroplującej. Reduktor pracuje wtedy tylko podczas podlewania danej sekcji i można dobrać jego wartość dokładnie do zamontowanych urządzeń.

Umieszczenie jednego reduktora przed całym rozdzielaczem nie pozwala niezależnie zasilać sekcji wymagających różnych ciśnień.

Jak sprawdzić, czy reduktor działa prawidłowo?

Manometr należy podłączyć za reduktorem i wykonać pomiar podczas pracy kompletnej sekcji. Tylko taki pomiar pokazuje rzeczywiste ciśnienie robocze.

Nie należy oceniać reduktora na podstawie pomiaru wykonanego:

• przy zamkniętej instalacji,
• bez podłączonych kroplowników,
• przy przepływie znacznie niższym od wymaganego,
• przed reduktorem zamiast za nim.

Jeżeli ciśnienie za reduktorem jest nieprawidłowe, trzeba kolejno sprawdzić:

• ciśnienie dynamiczne przed reduktorem,
• kierunek montażu urządzenia,
• czystość filtra,
• przepływ całej sekcji,
• zakres przepływu reduktora,
• średnicę i długość rur,
• liczbę oraz wydajność odbiorników,
• różnice wysokości terenu,
• wymagania ciśnieniowe linii lub kroplowników.

Dlaczego ciśnienie za reduktorem jest niższe niż jego wartość nominalna?

Najczęstsze przyczyny to:

• zbyt niskie ciśnienie dynamiczne przed reduktorem,
• zbyt duży przepływ sekcji,
• zabrudzony filtr,
• nieprawidłowy kierunek montażu,
• duże straty w rurach doprowadzających,
• uszkodzenie lub zanieczyszczenie mechanizmu reduktora,
• duża różnica wysokości między reduktorem a miejscem pomiaru.

Wartość podana na reduktorze nie oznacza, że urządzenie wytworzy takie ciśnienie w każdych warunkach. Jest to nominalne ciśnienie regulowane, które reduktor utrzymuje przy odpowiednim ciśnieniu wejściowym i przepływie mieszczącym się w jego zakresie pracy.

Najczęstsze błędy przy doborze reduktora

• Dobór tylko według średnicy gwintu
• Gwint ¾ cala informuje o sposobie podłączenia, a nie o ciśnieniu i przepływie odpowiednim dla instalacji.
• Wybór wyższego ciśnienia „na zapas”
• Wyższe ciśnienie nie poprawia automatycznie działania długiej linii. Może uszkodzić taśmę, zwiększyć wydajność kroplowników bez kompensacji i powodować rozszczelnianie połączeń.
• Pominięcie zakresu przepływu
• Pominięcie zakresu przepływu

Reduktor trzeba dobrać do całkowitego przepływu sekcji. Przy przepływie niższym lub wyższym od zakresu podanego przez producenta regulacja może odbiegać od wartości nominalnej. Zbyt mały przepływ nie jest jednak przyczyną zbyt niskiego ciśnienia za reduktorem.

Zanieczyszczenia utrudniają pracę reduktora i zatykają kroplowniki. Filtr jest podstawowym elementem sekcji kroplującej.

Próba naprawienia reduktorem źle zaprojektowanej instalacji

Reduktor nie zastępuje właściwej średnicy rur, odpowiedniej wydajności źródła, prawidłowego podziału na sekcje ani obliczenia strat ciśnienia.

Najważniejsza zasada doboru.

Reduktor dobiera się jednocześnie do:

• ciśnienia wymaganego przez urządzenia,
• maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia najczulszego elementu,
• łącznego przepływu sekcji,
• ciśnienia dynamicznego dostępnego przed reduktorem.

W pierwszej kolejności trzeba sprawdzić wymagania taśmy, linii kroplującej, kroplowników lub mikrozraszaczy. Następnie należy policzyć zużycie wody przez całą sekcję i porównać je z zakresem przepływu reduktora.

Reduktor chroni instalację przed nadmiernym ciśnieniem i stabilizuje warunki jej pracy. Nie naprawi zbyt długiej linii, za małej średnicy rury, niedostatecznej wydajności pompy ani błędnego podziału instalacji na sekcje.